JP5999050B2 - Ejector refrigeration cycle and ejector - Google Patents
Ejector refrigeration cycle and ejector Download PDFInfo
- Publication number
- JP5999050B2 JP5999050B2 JP2013177739A JP2013177739A JP5999050B2 JP 5999050 B2 JP5999050 B2 JP 5999050B2 JP 2013177739 A JP2013177739 A JP 2013177739A JP 2013177739 A JP2013177739 A JP 2013177739A JP 5999050 B2 JP5999050 B2 JP 5999050B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- liquid
- gas
- phase refrigerant
- passage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
- F25B40/06—Superheaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/006—Accumulators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H2001/3286—Constructional features
- B60H2001/3298—Ejector-type refrigerant circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
- F25B2341/0012—Ejectors with the cooled primary flow at high pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
- F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Description
本発明は、流体を減圧させるとともに、高速度で噴射される噴射流体の吸引作用によって流体を吸引するエジェクタ、および冷媒減圧手段としてエジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。 The present invention relates to an ejector that decompresses a fluid and sucks the fluid by a suction action of a jet fluid ejected at a high speed, and an ejector refrigeration cycle that includes an ejector as a refrigerant decompression unit.
従来、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクルであるエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ejector refrigeration cycle that is a vapor compression refrigeration cycle including an ejector as refrigerant decompression means is known.
例えば、特許文献1には、エジェクタから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える低圧側気液分離手段であるアキュムレータを備え、アキュムレータにて分離された液相冷媒をさらに減圧させて蒸発器へ流入させるとともに、アキュムレータにて分離された気相冷媒を圧縮機へ吸入させるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。 For example, Patent Document 1 includes an accumulator that is a low-pressure side gas-liquid separation unit that separates gas-liquid refrigerant flowing out from an ejector and stores excess liquid-phase refrigerant, and further depressurizes the liquid-phase refrigerant separated by the accumulator. An ejector-type refrigeration cycle is disclosed in which the gas-phase refrigerant separated by the accumulator is sucked into the compressor while flowing into the evaporator.
この特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのノズル部から噴射された高速度の噴射冷媒の吸引作用によってエジェクタの冷媒吸引口から蒸発器の下流側の冷媒を吸引し、エジェクタの昇圧部(ディフューザ部)にて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させてアキュムレータへ流入させている。 In the ejector-type refrigeration cycle of Patent Document 1, the refrigerant on the downstream side of the evaporator is sucked from the refrigerant suction port of the ejector by the suction action of the high-speed jet refrigerant injected from the nozzle portion of the ejector, and the ejector booster ( In the diffuser part), the mixed refrigerant of the injected refrigerant and the suction refrigerant is pressurized and flows into the accumulator.
これにより、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルでは、アキュムレータ内の冷媒圧力を蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも上昇させることができ、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機の吸入冷媒圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機の消費動力を低減させてサイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。 As a result, in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 1, the refrigerant pressure in the accumulator can be made higher than the refrigerant evaporation pressure in the evaporator, and the refrigerant evaporation pressure in the evaporator and the suction refrigerant pressure in the compressor are substantially equal. Compared to the normal refrigeration cycle apparatus, the power consumption of the compressor can be reduced and the coefficient of performance (COP) of the cycle can be improved.
ところで、エジェクタ式冷凍サイクルを含む一般的な蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒には、圧縮機を潤滑するためのオイルである冷凍機油が混入されており、この種の冷凍機油としては液相冷媒に相溶性を有するものが採用されている。 By the way, a refrigerant of a general vapor compression refrigeration cycle including an ejector refrigeration cycle is mixed with a refrigeration oil that is an oil for lubricating the compressor, and this type of refrigeration oil includes a liquid-phase refrigerant. Those having compatibility are adopted.
このため、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルのように、アキュムレータにて分離された気相冷媒を圧縮機へ吸入させる構成では、冷凍機油が圧縮機へ供給されにくくなってしまい、圧縮機の潤滑不足が生じて圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼしやすい。さらに、アキュムレータにて分離された液相冷媒における冷凍機油の濃度が上昇し、冷凍機油の濃度の高い液相冷媒を蒸発器へ流入させてしまうと、冷凍機油が蒸発器内に滞留して蒸発器の熱交換性能を悪化させてしまいやすい。 For this reason, in the configuration in which the gas-phase refrigerant separated by the accumulator is sucked into the compressor as in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 1, the refrigeration oil becomes difficult to be supplied to the compressor, and the compressor lubrication is performed. A shortage tends to adversely affect the durable life of the compressor. Furthermore, if the concentration of the refrigeration oil in the liquid phase refrigerant separated by the accumulator rises and the liquid phase refrigerant with a high concentration of refrigeration oil flows into the evaporator, the refrigeration oil stays in the evaporator and evaporates. The heat exchange performance of the vessel is likely to deteriorate.
そこで、一般的に、アキュムレータを備える冷凍サイクルでは、アキュムレータにて分離されて比較的冷凍機油の濃度が高くなっている液相冷媒の一部を圧縮機に吸入される気相冷媒へ戻すことによって、圧縮機の潤滑不足を抑制するとともに、蒸発器へ流入する冷凍機油の量を減少させて冷凍機油が蒸発器内に滞留してしまうことを抑制している。 Therefore, in general, in a refrigeration cycle equipped with an accumulator, a part of the liquid phase refrigerant separated by the accumulator and having a relatively high concentration of refrigeration oil is returned to the gas phase refrigerant sucked into the compressor. In addition to suppressing lubrication shortage of the compressor, the amount of refrigerating machine oil flowing into the evaporator is reduced to prevent the refrigerating machine oil from staying in the evaporator.
さらに、本発明者らは、アキュムレータにて分離された液相冷媒中の冷凍機油を、圧縮機へ吸入される気相冷媒へ効率的に戻す手段を検討するため、アキュムレータを備える冷凍サイクルにおいて、蒸発器へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度と、蒸発器における冷却対象流体の冷却能力との関係を調査した。 Furthermore, in order to study a means for efficiently returning the refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant separated by the accumulator to the gas-phase refrigerant sucked into the compressor, in the refrigeration cycle including the accumulator, The relationship between the concentration of refrigerating machine oil in the liquid-phase refrigerant flowing into the evaporator and the cooling capacity of the cooling target fluid in the evaporator was investigated.
その結果、蒸発器へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度が上昇するに伴って、蒸発器内に滞留する冷凍機油の量が増加して蒸発器における冷却能力が低下してしまうことが確認されただけでなく、蒸発器へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度が所定濃度よりも低くなっていると、冷凍機油の濃度の低下に伴って、蒸発器における冷却能力が低下してしまうことが確認された。 As a result, it was confirmed that as the concentration of refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant flowing into the evaporator increases, the amount of refrigeration oil remaining in the evaporator increases and the cooling capacity of the evaporator decreases. In addition, if the concentration of the refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant flowing into the evaporator is lower than the predetermined concentration, the cooling capacity of the evaporator decreases with a decrease in the concentration of the refrigeration oil. It was confirmed.
そこで、本発明者らがその理由について調査したところ、蒸発器へ流入する冷媒における冷凍機油の濃度が適切な濃度になっている際には、冷媒に溶け込んでいる冷凍機油の粒(油滴)が冷媒の沸騰核に相当する機能を果たし、蒸発器内の液相冷媒の蒸発気化を促進させて蒸発器における冷却能力を向上できることが判った。 Then, when the present inventors investigated the reason, when the density | concentration of the refrigerating machine oil in the refrigerant | coolant which flows into an evaporator has become a suitable density | concentration, the particle | grains (oil droplet) of the refrigerating machine oil melt | dissolved in the refrigerant | coolant It has been found that can perform the function corresponding to the boiling nuclei of the refrigerant, and promote the evaporation of the liquid phase refrigerant in the evaporator to improve the cooling capacity in the evaporator.
このことは、蒸発器における冷却能力には、冷凍機油の濃度に応じて、極大値(ピーク値)が存在することを意味している。つまり、蒸発器へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な値に調整することで、蒸発器における冷却能力を極大値に近づけることができる。 This means that the cooling capacity in the evaporator has a maximum value (peak value) depending on the concentration of the refrigerating machine oil. That is, the cooling capacity in the evaporator can be brought close to the maximum value by adjusting the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid-phase refrigerant flowing into the evaporator to an appropriate value.
本発明は、上記点に鑑み、蒸発器へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ejector-type refrigeration cycle configured to be capable of adjusting the concentration of refrigerating machine oil in a liquid-phase refrigerant that flows into an evaporator.
また、本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用されて、外部に流出させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整可能に構成された気液分離手段一体型のエジェクタを提供することを別の目的とする。 Further, the present invention is applied to a vapor compression refrigeration cycle and provides an ejector integrated with a gas-liquid separation means configured to be capable of adjusting the concentration of refrigeration oil in a liquid phase refrigerant flowing out to the outside. The purpose.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、冷凍機油が混入された冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、放熱器(12)から流出した冷媒を減圧させるノズル部(21)から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口(22a)から冷媒を吸引し、噴射冷媒と冷媒吸引口(22a)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧部(22b)にて昇圧させるエジェクタ(20)と、エジェクタ(20)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(14a)から流出させるとともに、残余の冷媒を混相冷媒流出口(14b)から流出させる上流側気液分離手段(14)と、液相冷媒流出口(14a)から流出した液相冷媒を蒸発させて、冷媒吸引口(22a)側へ流出させる蒸発器(16)と、混相冷媒流出口(14b)から流出した気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を蓄えるとともに、分離された気相冷媒を圧縮機(11)の吸入口側へ流出させる下流側気液分離手段(17)と、液相冷媒流出口(14a)から流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整する冷凍機油濃度調整手段(22c、23、14c、23a)とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴としている。 The present invention has been devised to achieve the above object. In the invention described in claim 1, a compressor (11) that compresses and discharges refrigerant mixed with refrigerating machine oil, and a compressor ( 11) The refrigerant suction port by the suction action of the high-speed jet refrigerant jetted from the radiator (12) that radiates the refrigerant discharged from 11) and the nozzle portion (21) that depressurizes the refrigerant that flows out of the radiator (12) An ejector (20) for sucking the refrigerant from (22a) and increasing the pressure of the mixed refrigerant of the injected refrigerant and the sucked refrigerant sucked from the refrigerant suction port (22a) by the boosting section (22b), and flowing out from the ejector (20) The upstream gas that separates the gas-liquid from the refrigerant and causes the separated refrigerant to flow out from the liquid-phase refrigerant outlet (14a) without accumulating the separated liquid-phase refrigerant and also causes the remaining refrigerant to flow out from the mixed-phase refrigerant outlet (14b). Liquid separation means ( 4), the evaporator (16) that evaporates the liquid-phase refrigerant that has flowed out from the liquid-phase refrigerant outlet (14a) and flows out to the refrigerant suction port (22a) side, and the refrigerant that has flowed out from the mixed-phase refrigerant outlet (14b) The downstream gas that separates the gas-liquid of the refrigerant in which the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant are mixed, stores the separated liquid-phase refrigerant, and causes the separated gas-phase refrigerant to flow out to the suction port side of the compressor (11). Ejector refrigeration comprising liquid separation means (17) and refrigeration oil concentration adjusting means (22c, 23, 14c, 23a) for adjusting the concentration of refrigeration oil in the liquid phase refrigerant flowing out from the liquid phase refrigerant outlet (14a). It features a cycle.
これによれば、冷凍機油濃度調整手段(22c、23、14c、23a)を備えているので、上流側気液分離手段(14)の液相冷媒流出口(14a)から蒸発器(16)へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を、所望の濃度に調整することができる。従って、蒸発器(16)における冷却対象流体の冷却能力を極大値に近づけることができる。 According to this, since the refrigerating machine oil concentration adjusting means (22c, 23, 14c, 23a) is provided, the liquid-phase refrigerant outlet (14a) of the upstream gas-liquid separation means (14) to the evaporator (16). The concentration of the refrigerating machine oil in the inflowing liquid phase refrigerant can be adjusted to a desired concentration. Therefore, the cooling capacity of the cooling target fluid in the evaporator (16) can be brought close to the maximum value.
さらに、上流側気液分離手段(14)では、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(14a)から流出させる。従って、貯液機能を有する上流側気液分離手段(14)を採用した場合のように、上流側気液分離手段(14)内に蓄えられた液相冷媒に溶け込んでいる冷凍機油によって蒸発器(16)へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度が変化してしまうことがない。 Further, in the upstream gas-liquid separation means (14), the separated liquid-phase refrigerant is allowed to flow out from the liquid-phase refrigerant outlet (14a) without accumulating. Therefore, as in the case where the upstream gas-liquid separation means (14) having a liquid storage function is adopted, the evaporator is used by the refrigerating machine oil dissolved in the liquid phase refrigerant stored in the upstream gas-liquid separation means (14). The concentration of the refrigerating machine oil in the liquid refrigerant flowing into (16) does not change.
また、下流側気液分離手段(17)では、分離された液相冷媒を蓄える機能を有しているので、圧縮機(11)の吸入口側へ確実に気相冷媒を供給することができ、圧縮機(11)の液圧縮の問題を回避できる。さらに、下流側気液分離手段(17)内に蓄えられた冷凍機油の溶け込んだ液相冷媒の一部を圧縮機(11)の吸入口側の気相冷媒へ戻すことによって、圧縮機(11)の潤滑不良を抑制することができる。 Further, since the downstream gas-liquid separation means (17) has a function of storing the separated liquid-phase refrigerant, the gas-phase refrigerant can be reliably supplied to the suction port side of the compressor (11). The problem of liquid compression of the compressor (11) can be avoided. Furthermore, by returning a part of the liquid phase refrigerant in which the refrigerating machine oil stored in the downstream gas-liquid separation means (17) is dissolved to the gas phase refrigerant on the suction port side of the compressor (11), the compressor (11 ) Can be suppressed.
なお、蒸発器(16)における冷却対象流体の冷却能力とは、所望の流量の冷却対象流体を所望の温度となるまで冷却する能力と定義することができる。 The cooling ability of the cooling target fluid in the evaporator (16) can be defined as the ability to cool the cooling target fluid at a desired flow rate to a desired temperature.
従って、冷却能力は、蒸発器(16)における冷媒蒸発温度が低くなるに伴って向上し、冷媒が蒸発器(16)にて発揮する冷凍能力(蒸発器(16)の出口側冷媒のエンタルピから入口側冷媒のエンタルピを減算した値)が高くなるに伴って向上し、さらに、蒸発器(16)へ流入する冷媒流量が増加するに伴って向上することになる。 Therefore, the cooling capacity is improved as the refrigerant evaporation temperature in the evaporator (16) is lowered, and the refrigeration capacity that the refrigerant exhibits in the evaporator (16) (from the enthalpy of the outlet side refrigerant of the evaporator (16)). The value obtained by subtracting the enthalpy of the refrigerant on the inlet side increases as the refrigerant flow increases, and further increases as the flow rate of refrigerant flowing into the evaporator (16) increases.
さらに、具体的に、冷凍機油濃度調整手段は、エジェクタ(20)の昇圧部(22b)内の冷凍機油を混相冷媒流出口(14b)の冷媒流れ下流側へ導く冷凍機油バイパス通路(23)によって構成されていてもよい。 More specifically, the refrigerating machine oil concentration adjusting means is provided by a refrigerating machine oil bypass passage (23) for guiding the refrigerating machine oil in the booster (22b) of the ejector (20) to the downstream side of the refrigerant flow of the mixed phase refrigerant outlet (14b). It may be configured.
さらに、上流側気液分離手段(14)として、内部へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものを採用し、冷凍機油濃度調整手段は、上流側気液分離手段(14)内の冷凍機油を混相冷媒流出口(14b)の冷媒流れ下流側へ導く冷凍機油バイパス通路(23a)によって構成されていてもよい。 Further, as the upstream side gas-liquid separation means (14), a centrifugal separation type means for separating the gas-liquid of the refrigerant by the action of centrifugal force generated by turning the refrigerant flowing into the inside is adopted, and the refrigerating machine oil concentration adjusting means May be constituted by a refrigerating machine oil bypass passage (23a) that guides the refrigerating machine oil in the upstream gas-liquid separation means (14) to the downstream side of the refrigerant flow of the mixed phase refrigerant outlet (14b).
また、請求項5に記載の発明では、冷凍機油が混入された冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用されるエジェクタであって、
冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、および減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と吸引用通路(13b)から吸引された吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、少なくとも一部が減圧用空間(30b)の内部および昇圧用空間(30e)の内部に配置されており、減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材(35)とを備え、
ボデー(30)のうち減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、ボデー(30)のうち昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路(13c)であり、
さらに、ボデー(30)には、ディフューザ通路(13c)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(31c)から外部へ流出させるとともに、残余の冷媒を混相冷媒流出口(34d)から流出させる上流側気液分離空間(30f)、およびディフューザ通路(13c)内の冷凍機油および上流側気液分離空間(30f)内の冷凍機油のうち少なくとも一方を、混相冷媒流出口(34d)の下流側へ導くことによって、液相冷媒流出口(31c)から流出する液相冷媒における前記冷凍機油の濃度を調整する冷凍機油バイパス通路(34c、35b)が形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is an ejector applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus (10) for circulating a refrigerant mixed with refrigeration oil,
The decompression space (30b) that decompresses the refrigerant, the suction passage (13b) that communicates with the downstream side of the refrigerant flow in the decompression space (30b) and sucks the coolant from the outside, and the decompression space (30b) A body (30) formed with a pressure increasing space (30e) into which the injected refrigerant and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b) flow, and at least a part of the inside of the pressure reducing space (30b) and the pressure increasing space A passage forming member (35) disposed in the space (30e) and having a conical shape whose cross-sectional area expands with distance from the decompression space (30b),
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the decompression space (30b) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) serves as a nozzle that decompresses and injects the refrigerant. The functioning nozzle passage (13a) is a refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35). A diffuser passage (13c) that functions as a diffuser that converts the kinetic energy of the mixed refrigerant of the injection refrigerant and the suction refrigerant into pressure energy,
Further, the gas (liquid) of the refrigerant flowing out from the diffuser passage (13c) is separated into the body (30), and the separated liquid phase refrigerant is discharged outside from the liquid phase refrigerant outlet (31c) without accumulating. The refrigerant gas in the upstream gas-liquid separation space (30f) through which the remaining refrigerant flows out from the mixed-phase refrigerant outlet (34d), the refrigerating machine oil in the diffuser passage (13c), and the refrigerating machine oil in the upstream gas-liquid separation space (30f) Refrigerating machine oil bypass passage (34c, which adjusts the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid refrigerant flowing out from the liquid refrigerant outlet (31c) by guiding at least one of them to the downstream side of the mixed refrigerant outlet (34d). 35b) is formed.
これによれば、冷凍機油バイパス通路(34c、35b)が形成されているので、液相冷媒流出口(31c)から外部へ流出させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を、所望の濃度に調整することができる。つまり、外部に流出させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整可能に構成された気液分離手段一体型のエジェクタを提供することができる。 According to this, since the refrigerating machine oil bypass passages (34c, 35b) are formed, the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid phase refrigerant flowing out from the liquid phase refrigerant outlet (31c) is adjusted to a desired concentration. be able to. That is, it is possible to provide a gas-liquid separation unit integrated ejector configured to be capable of adjusting the concentration of refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant that flows out to the outside.
従って、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用した際に、液相冷媒流出口(31c)から流出した液相冷媒を蒸発器へ流入させることで、蒸発器における冷却対象流体の冷却能力を極大値に近づけることができる。 Therefore, when applied to the vapor compression refrigeration cycle, the cooling capacity of the cooling target fluid in the evaporator is maximized by flowing the liquid refrigerant flowing out of the liquid refrigerant outlet (31c) into the evaporator. You can get closer.
さらに、上流側気液分離空間(30f)では、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(31c)から流出させる。従って、上流側気液分離空間(30f)に貯液機能をもたせた場合のように、上流側気液分離空間(30f)内に蓄えられた液相冷媒に溶け込んでいる冷凍機油によって外部へ流出させる液相冷媒における冷凍機油の濃度が変化してしまうことがない。 Furthermore, in the upstream gas-liquid separation space (30f), the separated liquid-phase refrigerant is allowed to flow out from the liquid-phase refrigerant outlet (31c) without accumulating. Accordingly, the refrigerant flows out to the outside by the refrigerating machine oil dissolved in the liquid phase refrigerant stored in the upstream gas-liquid separation space (30f) as in the case where the upstream gas-liquid separation space (30f) has a liquid storage function. The concentration of the refrigeration oil in the liquid phase refrigerant to be changed does not change.
なお、本請求項において、通路形成部材(35)は、厳密に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状のみから形成されているものに限定されず、少なくとも一部に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状を含んでいることによって、ディフューザ通路(13c)の形状を減圧用空間(30b)から離れるに伴って外側へ広がる形状とすることができるものを含む。 In addition, in this claim, the passage forming member (35) is not limited to one that is formed only from a shape whose cross-sectional area expands strictly as it is separated from the decompression space (30b). The shape of the diffuser passage (13c) is made to expand outward as it moves away from the decompression space (30b) by including a shape in which the cross-sectional area increases as it moves away from the decompression space (30b). Including those that can.
さらに、「円錐状に形成された」とは、通路形成部材(35)が完全な円錐形状に形成されているという意味に限定されず、円錐に近い形状、あるいは一部に円錐形状を含んで形成されているという意味も含んでいる。具体的には、軸方向断面形状が二等辺三角形となるものに限定されず、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状、頂点を挟む二辺が外周側に凸となる形状、さらに断面形状が半円形状となるもの等も含む意味である
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
Further, “conically formed” is not limited to the meaning that the passage forming member (35) is formed in a complete conical shape, and includes a shape close to a cone or a portion of the cone. It also includes the meaning of being formed. Specifically, the shape in which the axial cross-sectional shape is not limited to an isosceles triangle, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the inner peripheral side, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the outer peripheral side, In addition, it also means that the cross-sectional shape is a semicircular shape, etc.Note that the reference numerals in parentheses of each means described in this column and in the claims correspond to the specific means described in the embodiments described later. It shows the relationship.
(第1実施形態)
図1、図2を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ20は、図1の全体構成図に示すように、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル10に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, the
また、このエジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。
The
さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油(オイル)が混入されている。この冷凍機油としては、液相冷媒に相溶性を有するPAGオイル(ポリアルキレングリコールオイル)が採用されている。なお、この冷凍機油の密度は、液相冷媒の密度よりも小さい。また、冷凍機油の一部は、冷媒とともにサイクルを循環している。
Further, the refrigerant is mixed with refrigerating machine oil (oil) for lubricating the
エジェクタ式冷凍サイクル10において、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。
In the ejector-
この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。 As this compression mechanism, various compression mechanisms such as a scroll-type compression mechanism and a vane-type compression mechanism can be employed. Further, the operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by a control signal output from a control device to be described later, and either an AC motor or a DC motor may be adopted.
また、圧縮機11は、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達された回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機であってもよい。この種のエンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用することができる。
The
圧縮機11の吐出口には、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と冷却ファン12dにより送風される車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、この放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12dから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部12a、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える高圧側気液分離手段であるレシーバ部12b、およびレシーバ部12bから流出した液相冷媒と冷却ファン12dから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
More specifically, the
また、冷却ファン12dは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
Further, the cooling
放熱器12の過冷却部12cの冷媒出口には、内部熱交換手段を構成する高圧冷媒通路18の入口側が接続されている。この高圧冷媒通路18は、螺旋状に形成された金属配管で構成されており、後述する下流側気液分離器17内に蓄えられた低圧液相冷媒の内部に配置されている。従って、放熱器12から流出した冷媒は、高圧冷媒通路18を流通する際に、下流側気液分離器17内に蓄えられた低圧液相冷媒と熱交換する。
The refrigerant outlet of the supercooling
高圧冷媒通路18の出口には、エジェクタ20のノズル部21の冷媒流入口21a側が接続されている。エジェクタ20は、高圧冷媒通路18から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される冷媒流の吸引作用によって後述する蒸発器16から流出した冷媒を吸引(輸送)して循環させる冷媒循環手段(冷媒輸送手段)としての機能を果たす。
The outlet of the high-pressure refrigerant passage 18 is connected to the
より具体的には、エジェクタ20は、ノズル部21およびボデー部22を有して構成されている。ノズル部21は、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る略円筒状の金属(例えば、ステンレス合金)等で形成されており、その内部に形成された冷媒通路(絞り通路)にて冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるものである。
More specifically, the
ノズル部21の内部に形成された冷媒通路には、冷媒通路面積が最も縮小した喉部(最小通路面積部)、冷媒流入口21a側から喉部へ向かって冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部、および喉部から冷媒を噴射する冷媒噴射口へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部が設けられている。つまり、本実施形態のノズル部21は、ラバールノズルとして構成されている。
The refrigerant passage formed inside the
また、本実施形態では、ノズル部21として、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたものが採用されている。もちろん、ノズル部21を先細ノズルで構成してもよい。
Moreover, in this embodiment, what was set so that the flow rate of the injection refrigerant | coolant injected from a refrigerant | coolant injection port may become more than a sound speed at the time of the normal driving | operation of the ejector-
ボデー部22は、略円筒状の金属(例えば、アルミニウム)あるいは樹脂で形成されており、内部にノズル部21を支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ20の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル部21は、ボデー部22の長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル部21とボデー部22との固定部(圧入部)から冷媒が漏れることはない。
The
また、ボデー部22の外周面のうち、ノズル部21の外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル部21の冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口22aが形成されている。この冷媒吸引口22aは、ノズル部21から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、後述する蒸発器16から流出した冷媒をエジェクタ20の内部へ吸引する貫通穴である。
In addition, a
さらに、ボデー部22の内部には、冷媒吸引口22aから吸引された吸引冷媒をノズル部21の冷媒噴射口側へ導く吸引通路、および冷媒吸引口22aから吸引通路を介してエジェクタ20の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部としてのディフューザ部22bが形成されている。
Further, inside the
吸引通路は、ノズル部21の先細り形状の先端部周辺の外周側とボデー部22の内周側との間の空間に形成されており、吸引通路の冷媒通路面積は、冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。これにより、吸引通路を流通する吸引冷媒の流速を徐々に増加させて、ディフューザ部22bにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失(混合損失)を減少させている。
The suction passage is formed in a space between the outer peripheral side around the tapered tip end portion of the
ディフューザ部22bは、吸引通路の出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積が徐々に拡大するように形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を果たす。
The
より具体的には、本実施形態のディフューザ部22bを形成するボデー部22の内周壁面の軸方向断面における断面形状は、複数の曲線を組み合わせて形成されている。そして、ディフューザ部22bの冷媒通路断面積の広がり度合が冷媒流れ方向に向かって徐々に大きくなった後に再び小さくなっていることで、冷媒を等エントロピ的に昇圧させることができる。
More specifically, the cross-sectional shape in the axial cross section of the inner peripheral wall surface of the
さらに、本実施形態のエジェクタ20には、ディフューザ部22b内の冷凍機油を、後述する上流側気液分離器14の混相冷媒流出口14bの冷媒流れ下流側へ導く冷凍機油バイパス通路23が接続されている。なお、ディフューザ部22b内の冷凍機油とは、ディフューザ部22bを流通する冷媒に溶け込んでいる冷凍機油およびディフューザ部22bを流通する冷媒から析出した冷凍機油の双方が含まれる。
Furthermore, the
より具体的には、本実施形態のボデー部22のうちディフューザ部22bを形成する部位であって、かつ、ディフューザ部22bの入口側より出口側に近い部位には、その内外を貫通する小径孔22cが形成されている。
More specifically, a small-diameter hole that penetrates the inside and outside of the
そして、冷凍機油バイパス通路23は、この小径孔22cと下流側気液分離器17とを接続する冷媒配管によって構成されており、小径孔22cから流出した冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を下流側気液分離器17内へ導いている。この冷凍機油バイパス通路23は、他の冷媒配管に対して細径の配管にて形成されており、具体的には、キャピラリチューブ等で構成することができる。
The refrigerating machine
エジェクタ20のディフューザ部22bの冷媒出口には、上流側気液分離手段としての上流側気液分離器14の冷媒流入口側が接続されている。上流側気液分離器14は、中空円筒状の密閉容器で形成されており、内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口14aから流出させるとともに、液相冷媒流出口14aから流出させることのできなかった残余の冷媒を混相冷媒流出口14bから流出させるものである。
The refrigerant outlet of the
より具体的には、本実施形態では、上流側気液分離器14として、円筒状の本体部の内部空間へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものを採用している。さらに、上流側気液分離器14の本体部の内容積は、サイクルに封入される冷媒量を液相に換算した際の封入冷媒体積から、サイクルが最大能力を発揮するために必要な冷媒量を液相に換算した際の必要最大冷媒体積を減算した余剰冷媒体積よりも小さく設定されている。
More specifically, in the present embodiment, as the upstream gas-
このため、本実施形態の上流側気液分離器14の内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。従って、液相冷媒流出口14aは、専ら液相冷媒を流出させる冷媒流出口として機能し、混相冷媒流出口14bは、気相冷媒あるいは気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒を流出させる冷媒流出口として機能する。
For this reason, the internal volume of the upstream gas-
なお、上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aは、円筒状の本体部の底面に形成されている。また、上流側気液分離器14の混相冷媒流出口14bは、本体部内に同軸上に配置されて、本体部の下方側から本体部内の液相冷媒の液面よりも上方側へ突出するように延びる円筒状のパイプ部材の上端部に形成されている。
The liquid
上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aには、減圧手段としての固定絞り15を介して、蒸発器16の冷媒入口側が接続されている。固定絞り15は、上流側気液分離器14から流出した液相冷媒を減圧させる減圧手段であり、具体的には、オリフィス、キャピラリチューブあるいはノズル等を採用できる。
The refrigerant inlet side of the
蒸発器16は、固定絞り15にて減圧された低圧冷媒と送風ファン16aから車室内へ向けて送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。送風ファン16aは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。蒸発器16の冷媒出口には、エジェクタ20の冷媒吸引口22a側が接続されている。
The
一方、上流側気液分離器14の混相冷媒流出口14b側には、下流側気液分離手段(アキュムレータ)としての下流側気液分離器17の冷媒流入口側が接続されている。下流側気液分離器17は、中空円筒状の密閉容器で形成されており、内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えるとともに、分離された気相冷媒を気相冷媒流出口から圧縮機11の吸入口側へ流出させるものである。
On the other hand, a refrigerant inlet side of a downstream gas-
また、下流側気液分離器17の下方側(液相冷媒が蓄えられる側)には、蓄えられた液相冷媒の一部を圧縮機11の吸入口側へ導くことによって、液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油を圧縮機11の吸入口側の気相冷媒へ戻すオイル戻し通路17aが接続されている。このオイル戻し通路17aは、冷凍機油バイパス通路23と同様に、他の冷媒配管に対して細径の配管にて形成されている。
In addition, on the lower side of the downstream gas-liquid separator 17 (the side on which the liquid-phase refrigerant is stored), a part of the stored liquid-phase refrigerant is guided to the suction port side of the
次に、図示しない制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この制御装置は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ11、12d、16a等の作動を制御する。
Next, a control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. This control device performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and controls the operations of the above-described various
制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、蒸発器16の吹出空気温度(蒸発器の温度)を検出する蒸発器温度センサ、放熱器12出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器12出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。
The control device detects an inside air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation inside the vehicle, and detects the temperature of the air blown from the evaporator 16 (temperature of the evaporator). A group of sensors for air conditioning control, such as an evaporator temperature sensor, an outlet side temperature sensor that detects the temperature of the
さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。 Furthermore, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the control device. The As various operation switches provided on the operation panel, there are provided an air conditioning operation switch for requesting air conditioning in the vehicle interior, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, and the like.
なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御手段を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機11の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が吐出能力制御手段を構成している。
Note that the control device of the present embodiment is configured integrally with control means for controlling the operation of various control target devices connected to the output side of the control device. The configuration (hardware and software) for controlling the operation constitutes the control means of each control target device. For example, in the present embodiment, the configuration (hardware and software) that controls the operation of the
次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。まず、操作パネルの空調作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が圧縮機11、冷却ファン12d、送風ファン16a等を作動させる。これにより、圧縮機11が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. First, when the air conditioning operation switch on the operation panel is turned on (ON), the control device operates the
圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて放熱した冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。レシーバ部12bにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部12cにて冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
放熱器12の過冷却部12cから流出した過冷却液相冷媒は、高圧冷媒通路18へ流入して、下流側気液分離器17内に蓄えられた液相冷媒と熱交換する。これにより、高圧冷媒通路18を流通する過冷却液相冷媒は、さらにエンタルピを低下させる。一方、下流側気液分離器17内の液相冷媒は、高圧冷媒通路18を流通する過冷却液相冷媒から吸熱し、エンタルピを上昇させて気化する。
The supercooled liquid phase refrigerant that has flowed out of the supercooling
高圧冷媒通路18から流出した冷媒は、エジェクタ20のノズル部21へ流入し、等エンタルピ的に減圧されて噴射される。そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器16から流出した冷媒がエジェクタ20の冷媒吸引口22aから吸引される。冷媒吸引口22aから吸引された吸引冷媒は、噴射冷媒とともにエジェクタ20のディフューザ部22bへ流入する。
The refrigerant that has flowed out of the high-pressure refrigerant passage 18 flows into the
ディフューザ部22bでは、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する。さらに、本実施形態では、小径孔22cおよび冷凍機油バイパス通路23を介して、冷凍機油が高濃度で溶け込んでいる冷媒あるいは冷媒から析出した冷凍機油が、下流側気液分離器17内へ流入する。
In the
ディフューザ部22bの出口部から流出した冷媒は、上流側気液分離器14へ流入して気液分離される。ここで、前述の如く、上流側気液分離器14は、分離された液相冷媒を蓄える機能を有していない。従って、分離された液相冷媒は液相冷媒流出口14aから流出するだけでなく、分離された液相冷媒のうち液相冷媒流出口14aから流出しなかった残余の液相冷媒は分離された気相冷媒とともに混相冷媒流出口14bから流出する。
The refrigerant flowing out from the outlet portion of the
上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aから流出した液相冷媒は、固定絞り15にて等エンタルピ的に減圧されて、蒸発器16へ流入する。蒸発器16へ流入した冷媒は、送風ファン16aから送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。さらに、蒸発器16から流出した冷媒は、エジェクタ20の冷媒吸引口22aから吸引される。
The liquid phase refrigerant flowing out from the liquid phase
一方、上流側気液分離器14の混相冷媒流出口14bから流出した気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒は、下流側気液分離器17へ流入して気液分離される。下流側気液分離器17にて分離された液相冷媒は、下流側気液分離器17内に蓄えられ、下流側気液分離器17にて分離された気相冷媒は、圧縮機11へ吸入されて再び圧縮される。
On the other hand, the refrigerant in which the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant that have flowed out from the mixed-phase
さらに、本実施形態では、下流側気液分離器17に接続されたオイル戻し通路17aを介して、下流側気液分離器17内に蓄えられた液相冷媒の一部が圧縮機11の吸入側へ流入する。これにより、液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油が、圧縮機11吸入側の気相冷媒へ戻され、この気相冷媒とともに圧縮機11へ吸入される。
Further, in the present embodiment, a part of the liquid-phase refrigerant stored in the downstream gas-
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10では、ディフューザ部22bにて昇圧された冷媒を、上流側気液分離器14および下流側気液分離器17を介して、圧縮機11に吸入させるので、圧縮機11の駆動動力を低減させて、サイクル効率(COP)を向上させることができる。
The
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、冷凍機油バイパス通路23を備えているので、ディフューザ部22b内の冷凍機油を容易に下流側気液分離器17内へ導くことができる。
Further, since the
このことをより詳細に説明すると、前述の如く、ディフューザ部22bでは、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換するので、ディフューザ部22bを流通する混合冷媒の流速は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に低下する。さらに、ディフューザ部22b内では、冷媒が流通する際の壁面摩擦によって、ボデー部22のうちディフューザ部22bを形成する部位の内周壁面近傍の冷媒の流速が低下する。
To explain this in more detail, as described above, in the
従って、ボデー部22のうちディフューザ部22bを形成する部位であって、かつ、ディフューザ部22bの入口側より出口側に近い部位の内周壁面近傍では、冷媒の流速が大きく低下する。このため、ディフューザ部22bの入口側より出口側に近い部位を形成するボデー部22の内周壁面には液相冷媒が付着しやすい。
Accordingly, the flow velocity of the refrigerant is greatly reduced in the vicinity of the inner peripheral wall surface of the
さらに、流速が低下して内周壁面に付着した液相冷媒には冷凍機油が溶け込み易いので、内周壁面に付着している液相冷媒における冷凍機油の濃度が上昇する。そして、内周壁面に付着している液相冷媒に溶け込んでいる冷凍機油の量が溶解度を超えると、ボデー部22の内周壁面に冷凍機油が析出する。
Furthermore, since the refrigerating machine oil easily dissolves in the liquid phase refrigerant adhering to the inner peripheral wall surface due to a decrease in the flow velocity, the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid phase refrigerant adhering to the inner peripheral wall surface increases. When the amount of the refrigerating machine oil dissolved in the liquid refrigerant adhering to the inner peripheral wall surface exceeds the solubility, the refrigerating machine oil is deposited on the inner peripheral wall surface of the
これにより、本実施形態では、ボデー22に形成された小径孔22cから冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を流出させることができ、さらに、冷凍機油バイパス通路23を介して、冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を容易に下流側気液分離器17内へ導くことができる。
Thereby, in this embodiment, the refrigerant | coolant which refrigeration oil or refrigerating machine oil melt | dissolved with high density | concentration can be discharged | emitted from the
そして、このように小径孔22cおよび冷凍機油バイパス通路23を介してディフューザ部22b内の冷凍機油が下流側気液分離器17へ導かれることによって、ディフューザ部22bから流出して上流側気液分離器14へ流入する冷凍機油の量が減少する。
Then, the refrigeration oil in the
つまり、本実施形態では、小径孔22cおよび冷凍機油バイパス通路23が設けられていることによって、上流側気液分離器14へ流入する冷凍機油の量が調整され、さらに、上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度が調整される。従って、本実施形態の小径孔22cおよび冷凍機油バイパス23は、特許請求の範囲に記載された冷凍機油濃度調整手段を構成している。
That is, in this embodiment, the
ここで、上流側気液分離器14から流出して蒸発器16へ流入する液相冷媒における冷凍機油の濃度が、蒸発器16における冷却能力に及ぼす影響について説明する。なお、蒸発器16における冷却能力とは、蒸発器16において所望の流量の冷却対象流体(本実施形態では、送風空気)を所望の温度となるまで冷却する能力と定義することができる。
Here, the influence of the concentration of the refrigeration oil in the liquid phase refrigerant flowing out from the upstream gas-
一般的に、蒸発器16へ流入する液相冷媒における冷凍機油の濃度が上昇してしまうと、冷凍機油が蒸発器16内に滞留して蒸発器16の熱交換性能を悪化させてしまうことが知られている。
In general, if the concentration of the refrigeration oil in the liquid refrigerant flowing into the
そこで、本発明者らは、蒸発器16へ流入する液相冷媒中の冷凍機油を、圧縮機11の吸入口側の気相冷媒へ効率的に戻す手段を検討するために、蒸発器16へ流入する液相冷媒における冷凍機油の濃度と、蒸発器16における冷却対象流体の冷却能力との関係を調査した。
Therefore, the present inventors go to the
その結果、図2のグラフに示すように、冷凍機油の濃度が上昇するに伴って、蒸発器16内に滞留する冷凍機油の量が増加して蒸発器における冷却能力が低下してしまうことが確認されただけでなく、冷凍機油の濃度が所定濃度よりも低くなっている際には、冷凍機油の濃度の低下に伴って、蒸発器16における冷却能力が低下してしまうことが確認された。
As a result, as shown in the graph of FIG. 2, as the concentration of the refrigerating machine oil increases, the amount of the refrigerating machine oil staying in the
そこで、本発明者らがその理由について調査したところ、蒸発器16へ流入する冷媒における冷凍機油の濃度が適切な濃度になっている場合には、冷媒に溶け込んでいる冷凍機油の粒(油滴)が冷媒の沸騰核に相当する機能を果たし、蒸発器16内の液相冷媒の蒸発気化を促進させて蒸発器16における冷却能力を向上させることが判った。
Then, when the present inventors investigated the reason, when the density | concentration of the refrigerating machine oil in the refrigerant | coolant which flows into the
このことは、蒸発器16における冷却能力には、冷凍機油の濃度に応じて、極大値(ピーク値)が存在することを意味している。換言すると、蒸発器16流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な値に調整することで、蒸発器16における冷却能力を極大値に近づけることができることを意味している。
This means that the cooling capacity in the
そこで、本実施形態では、冷凍機油濃度調整手段を構成する冷凍機油バイパス通路23の内径(冷媒通路面積)あるいは小径孔22cの径等を適切な値に設定することで、蒸発器16へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を所望の値に調整可能としている。そして、蒸発器16へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を、蒸発器16における冷却能力が極大値に近づくように調整している。
Therefore, in the present embodiment, the inner diameter (refrigerant passage area) of the refrigerating machine
さらに、本実施形態の上流側気液分離器14では、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口14aから流出させるので、上流側気液分離器14として分離された液相冷媒を蓄える機能を有する気液分離器を採用した場合のように上流側気液分離器14内に蓄えられた液相冷媒に溶け込んでいる冷凍機油によって蒸発器16へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度が変化してしまうことがない。
Furthermore, in the upstream gas-
さらに、本実施形態の下流側気液分離器17では、分離された液相冷媒を蓄える機能を有しているので、圧縮機11の吸入口側へ確実に気相冷媒を供給することができ、圧縮機11の液圧縮の問題を回避できる。さらに、オイル戻し通路17aを介して、下流側気液分離器17内に蓄えられた冷凍機油の溶け込んだ液相冷媒の一部を圧縮機11の吸入口側の気相冷媒へ戻すことによって、圧縮機11の潤滑不良を抑制することができる。
Furthermore, since the downstream gas-
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10によれば、内部熱交換手段としての高圧冷媒通路18を備えているので、下流側気液分離器17内の液相冷媒を気化させて、液相冷媒における冷凍機油の濃度を上昇させることができる。従って、冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を圧縮機11の吸入口側の気相冷媒へ戻すことでき、圧縮機11の潤滑不良を効果的に抑制することができる。
Further, according to the
(第2実施形態)
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、図3の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、冷凍機油濃度調整手段の構成を変更した例を説明する。本実施形態の冷凍機油濃度調整手段は、下流側気液分離器17の底面に形成されたオイル戻し孔14cおよび上流側気液分離器14内の冷凍機油を混相冷媒流出口14bの冷媒流れ下流側へ導く冷凍機油バイパス通路23aによって構成されている。
(Second Embodiment)
In the
なお、上流側気液分離器14内の冷凍機油とは、上流側気液分離器14内の冷媒に溶け込んでいる冷凍機油および上流側気液分離器14内の冷媒から析出した冷凍機油の双方が含まれる。また、図3では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
Note that the refrigeration oil in the upstream gas-
具体的には、本実施形態の冷凍機油バイパス通路23aは、オイル戻し孔14cと下流側気液分離器17とを接続する冷媒配管によって構成されており、オイル戻し孔14cから流出した冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を下流側気液分離器17内へ導いている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
Specifically, the refrigerating machine
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を作動させると第1実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10によれば、上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な濃度に調整することができ、蒸発器16における冷却能力を極大値に近づけることができる。
Therefore, when the
このことをより詳細に説明すると、本実施形態の上流側気液分離器14のような遠心分離方式の気液分離器では、遠心力の作用によって、液相冷媒における冷凍機油の濃度に分布を生じさせることができる。例えば、本実施形態のように、冷凍機油として、その密度が液相冷媒の密度よりも小さいものを採用すれば、旋回中心側の液相冷媒における冷凍機油の濃度を、外周側の液相冷媒における冷凍機油の濃度よりも高くすることができる。
This will be explained in more detail. In a centrifugal gas-liquid separator such as the upstream gas-
従って、オイル戻し孔14cを設ける位置およびオイル戻し孔14cの開口形状を調整することによって、下流側気液分離器17内へ導かれる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整することができる。さらに、このように下流側気液分離器17へ導かれる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整することによって、上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整することができる。
Therefore, by adjusting the position where the oil return hole 14c is provided and the opening shape of the oil return hole 14c, the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid phase refrigerant guided into the downstream gas-
そこで、本実施形態では、冷凍機油濃度調整手段を構成する冷凍機油バイパス通路23aの内径(冷媒通路面積)あるいはオイル戻し孔14cの配置および開口形状等を適切に設定することで、上流側気液分離器14の液相冷媒流出口14aから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を、蒸発器16における冷却能力が極大値に近づくように調整している。
Therefore, in the present embodiment, the upstream side gas-liquid is set by appropriately setting the inner diameter (refrigerant passage area) of the refrigerating machine
(第3実施形態)
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、図4の全体構成図に示すように、第2実施形態に対して、エジェクタ20および上流側気液分離器14を廃止して、気液分離手段一体型のエジェクタ25を採用した例を説明する。
(Third embodiment)
In the ejector-
本実施形態のエジェクタ25は、冷媒減圧手段および冷媒循環手段(冷媒輸送手段)としての機能を果たすだけでなく、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離手段としての機能を果たす。つまり、本実施形態のエジェクタ25では、第2実施形態で説明したエジェクタ20および上流側気液分離器14を一体的に構成したものと同等の機能を発揮するものである。
The
エジェクタ25の具体的構成については、図5、6を用いて説明する。なお、図5における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル10を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図6は、エジェクタ25の各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図であって、図5と同一の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
A specific configuration of the
まず、本実施形態のエジェクタ25は、図5に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー30を備えている。具体的には、このボデー30は、角柱状あるいは円柱状の金属もしくは樹脂等にて形成されてエジェクタ25の外殻を形成するハウジングボデー31を有し、このハウジングボデー31の内部に、ノズルボデー32、ミドルボデー33、ロワーボデー34等を固定して構成されたものである。
First, as shown in FIG. 5, the
ハウジングボデー31には、放熱器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口31a、蒸発器16から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口31b、ボデー30の内部に形成された上流側気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を蒸発器16の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口31c、および低圧冷媒を下流側気液分離器17の入口側へ流出させる低圧冷媒流出口31d等が形成されている。
The
ノズルボデー32は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材等で形成されており、軸方向が鉛直方向(図5の上下方向)と平行になるように、ハウジングボデー31の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズルボデー32の上方側とハウジングボデー31との間には、冷媒流入口31aから流入した冷媒を旋回させる旋回空間30aが形成されている。
The
旋回空間30aは、回転体形状に形成され、図5の一点鎖線で示す中心軸が鉛直方向に延びている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。より具体的には、本実施形態の旋回空間30aは、略円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。
The swirling
さらに、冷媒流入口31aと旋回空間30aとを接続する冷媒流入通路31eは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに旋回空間30aの内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路31eから旋回空間30aへ流入した冷媒は、旋回空間30aの内壁面に沿って流れ、旋回空間30a内を旋回する。
Furthermore, the
なお、冷媒流入通路31eは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに、旋回空間30aの接線方向と完全に一致するように形成されている必要はなく、少なくとも旋回空間30aの接線方向の成分を含んでいれば、その他の方向の成分(例えば、旋回空間30aの軸方向の成分)を含んで形成されていてもよい。
The
ここで、旋回空間30a内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間30a内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させるようにしている。
Here, since centrifugal force acts on the refrigerant swirling in the swirling
このような旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間30a内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路31eの通路断面積と旋回空間30aの軸方向垂直断面積との面積比を調整すること等によって行うことができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間30aの最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling
また、ノズルボデー32の内部には、旋回空間30aから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間30bが形成されている。この減圧用空間30bは、円柱状空間とこの円柱状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間30bの中心軸は旋回空間30aの中心軸と同軸上に配置されている。
Further, in the
さらに、減圧用空間30bの内部には、減圧用空間30b内に冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部30mを形成するとともに、最小通路面積部30mの通路面積を変化させる通路形成部材35が配置されている。この通路形成部材35は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に広がる略円錐形状に形成されており、その中心軸が減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材35は、減圧用空間30bから離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されている。
Further, inside the
そして、ノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位の内周面と通路形成部材35の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図6に示すように、最小通路面積部30mよりも冷媒流れ上流側に形成されて最小通路面積部30mに至るまでの冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部131、および最小通路面積部30mから冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部132が形成される。
As the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the portion forming the
先細部131の下流側および末広部132では、径方向から見たときに減圧用空間30bと通路形成部材35が重合(オーバーラップ)しているので、冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が円環状(大径の円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状)となる。
At the downstream side and the
さらに、本実施形態では、末広部132における冷媒通路面積が、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大するように、ノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位の内周面および通路形成部材35の外周面が形成されている。
Further, in the present embodiment, the inner peripheral surface of the portion forming the
本実施形態では、この通路形状によって減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路を、図6に示すように、第1実施形態で説明したノズル部21に形成された冷媒通路と同様に機能するノズル通路13aとしている。さらに、このノズル通路13aでは、冷媒を減圧させて、気液二相状態の冷媒の流速を二相音速より高い値となるように増速させて噴射している。
In the present embodiment, the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
なお、本実施形態における減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路とは、図6に示すように、通路形成部材35の外周面から法線方向に延びる線分がノズルボデー32のうち減圧用空間30bを形成する部位と交わる範囲を含んで形成される冷媒通路である。
Note that the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
また、ノズル通路13aへ流入する冷媒は旋回空間30aにて旋回しているので、ノズル通路13aを流通する冷媒およびノズル通路13aから噴射される噴射冷媒も、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。
Further, since the refrigerant flowing into the
次に、図5に示すミドルボデー33は、その中心部に表裏を貫通する回転体形状の貫通穴が設けられているとともに、この貫通穴の外周側に通路形成部材35を変位させる駆動手段37を収容した金属製円板状部材で形成されている。なお、ミドルボデー33の貫通穴の中心軸は旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。また、ミドルボデー33は、ハウジングボデー31の内部であって、かつ、ノズルボデー32の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
Next, the
さらに、ミドルボデー33の上面とこれに対向するハウジングボデー31の内壁面との間には、冷媒吸引口31bから流入した冷媒を滞留させる流入空間30cが形成されている。本実施形態では、ノズルボデー32の下方側の先細先端部がミドルボデー33の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間30cは、旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸方向からみたときに、断面円環状に形成される。
Furthermore, an
また、冷媒吸引口31bと流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路は、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30cの内周壁面の接線方向に延びている。これにより、本実施形態では、冷媒吸引口31bから吸引冷媒流入通路を介して流入空間30c内へ流入した冷媒を、旋回空間30a内の冷媒と同方向に旋回させるようにしている。
The suction refrigerant inflow passage connecting the
さらに、ミドルボデー33の貫通穴のうち、ノズルボデー32の下方側が挿入される範囲、すなわち軸線に垂直な径方向から見たときにミドルボデー33とノズルボデー32が重合する範囲では、ノズルボデー32の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒通路面積が冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。
Further, in the range where the lower side of the
これにより、貫通穴の内周面とノズルボデー32の下方側の先細先端部の外周面との間には、流入空間30cと減圧用空間30bの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路30dが形成される。つまり、本実施形態では、冷媒吸引口31bと流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路、流入空間30cおよび吸引通路30dによって、外部から冷媒を吸引する吸引用通路13bが形成されている。
As a result, a
この吸引通路30dの中心軸垂直断面も円環状に形成されており、吸引通路30dを流れる冷媒も、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。さらに、吸引用通路13bの冷媒出口(具体的には、吸引通路30dの冷媒出口)は、ノズル通路13aの冷媒出口(冷媒噴射口)の外周側に、円環状に開口している。
The cross section of the
また、ミドルボデー33の貫通穴のうち、吸引通路30dの冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間30eが形成されている。昇圧用空間30eは、減圧用空間30b(具体的には、ノズル通路13a)から噴射された噴射冷媒と吸引用通路13bから吸引された吸引冷媒とを流入させる空間である。
Further, in the through hole of the
昇圧用空間30eの内部には、前述した通路形成部材35の下方部が配置されている。さらに、昇圧用空間30e内の通路形成部材35の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間30eの円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、この冷媒通路の冷媒通路面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大する。
A lower portion of the above-described
本実施形態では、このように冷媒通路面積を拡大させることによって、図6に示すように、昇圧用空間30eを形成するミドルボデー33の内周面と通路形成部材35の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路を、第1実施形態で説明したディフューザ部22bと同様に機能するディフューザ通路13cとしている。そして、ディフューザ通路13cにて、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換している。
In the present embodiment, by expanding the refrigerant passage area in this way, as shown in FIG. 6, the inner peripheral surface of the
さらに、ディフューザ通路13cの軸方向垂直断面形状も円環状に形成されており、ディフューザ通路13cを流れる冷媒も、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒の有する旋回方向の速度成分および吸引用通路13bから吸引された吸引冷媒の有する旋回方向の速度成分によって、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。
Further, the axial vertical cross-sectional shape of the
次に、ミドルボデー33の内部に配置されて、通路形成部材35を変位させる駆動手段37について説明する。この駆動手段37は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム37aを有して構成されている。より具体的には、図5に示すように、ダイヤフラム37aはミドルボデー33の外周側に形成された円柱状の空間を上下の2つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
Next, the drive means 37 which is disposed inside the
ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち上方側(流入空間30c側)の空間は、蒸発器16流出冷媒の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間37bを構成している。この封入空間37bには、エジェクタ式冷凍サイクル10を循環する冷媒と同一組成の感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。従って、本実施形態における感温媒体は、R134aとなる。
Of the two spaces partitioned by the
一方、ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、蒸発器16流出冷媒を導入させる導入空間37cを構成している。従って、封入空間37bに封入された感温媒体には、流入空間30cと封入空間37bとを仕切る蓋部材37dおよびダイヤフラム37a等を介して、蒸発器16流出冷媒の温度が伝達される。
On the other hand, the lower space of the two spaces partitioned by the
ここで、図5、図6から明らかなように、本実施形態のミドルボデー33の上方側には吸引用通路13bが配置され、ミドルボデー33の下方側にはディフューザ通路13cが配置されている。従って、駆動手段37の少なくとも一部は、中心軸の径方向から見たときに吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって上下方向から挟まれる位置に配置されることになる。
Here, as is apparent from FIGS. 5 and 6, the
より詳細には、駆動手段37の封入空間37bは、旋回空間30aや通路形成部材35等の中心軸方向から見たときに、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cと重合する位置であって、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって囲まれる位置に配置されている。これにより、封入空間37bに蒸発器16流出冷媒の温度が伝達され、封入空間37bの内圧は、蒸発器16流出冷媒の温度に応じた圧力となる。
More specifically, the
さらに、ダイヤフラム37aは、封入空間37bの内圧と導入空間37cへ流入した蒸発器16流出冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム37aは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましく、例えば、ステンレス(SUS304)等の金属薄板にて形成されることが望ましい。
Further, the
また、ダイヤフラム37aの中心部には、円柱状の作動棒37eの上端側が溶接等の手段によって接合され、作動棒37eの下端側には通路形成部材35の最下方側(底部)の外周側が固定されている。これにより、ダイヤフラム37aと通路形成部材35が連結され、ダイヤフラム37aの変位に伴って通路形成部材35が変位し、ノズル通路13aの冷媒通路面積(最小通路面積部30mにおける通路断面積)が調整される。
Further, the upper end side of a
具体的には、蒸発器16流出冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム37aは、最小通路面積部30mにおける通路断面積を拡大させる方向(鉛直方向下方側)に通路形成部材35を変位させる。
Specifically, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant flowing out of the
一方、蒸発器16流出冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム37aは、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小させる方向(鉛直方向上方側)に通路形成部材35を変位させる。
On the other hand, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant flowing out of the
このように蒸発器16流出冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム37aが、通路形成部材35を上下方向に変位させることによって、蒸発器16流出冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように、最小通路面積部30mにおける通路断面積を調整することができる。なお、作動棒37eとミドルボデー33との隙間は、図示しないO−リング等のシール部材によってシールされており、作動棒37eが変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
Thus, the
また、通路形成部材35の底面は、ロワーボデー34に固定されたコイルバネ40の荷重を受けている。コイルバネ40は、通路形成部材35に対して、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小する側(図5では、上方側)に付勢する荷重をかけており、この荷重を調整することで、通路形成部材35の開弁圧を変更して、狙いの過熱度を変更することもできる。
Further, the bottom surface of the
さらに、本実施形態では、ミドルボデー33の外周側に複数(具体的には、2つ)の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム37aを固定して2つの駆動手段37を構成しているが、駆動手段37の数はこれに限定されない。なお、駆動手段37を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸に対して等角度間隔で配置されていることが望ましい。
Further, in the present embodiment, a plurality of (specifically, two) cylindrical spaces are provided on the outer peripheral side of the
また、軸方向からみたときに円環状に形成される空間内に、円環状の薄板で形成されたダイヤフラムを固定し、複数の作動棒でこのダイヤフラムと通路形成部材35とを連結する構成としてもよい。
Alternatively, a diaphragm formed by an annular thin plate may be fixed in a space formed in an annular shape when viewed from the axial direction, and the diaphragm and the
次に、ロワーボデー34は、円柱状の金属部材等で形成されており、ハウジングボデー31の底面側を閉塞するように、圧入あるいはネジ止め等の手段によって固定されている。そして、ハウジングボデー31の内部空間のうち、ロワーボデー34の上面側とミドルボデー33の底面側との間には、ディフューザ通路13cから流出した冷媒の気液を分離する上流側気液分離空間30fが形成されている。
Next, the
この上流側気液分離空間30fは、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、上流側気液分離空間30fの中心軸も、旋回空間30a、減圧用空間30b、および通路形成部材35等の中心軸と同軸上に配置されている。
The upstream gas-
さらに、ディフューザ通路13cから流出して上流側気液分離空間30fへ流入する冷媒は、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。従って、この上流側気液分離空間30fは、第1実施形態で説明した上流側気液分離器14と同様に、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式の気液分離手段として機能する。
Further, the refrigerant flowing out of the
また、上流側気液分離空間30fの内容積は、第1実施形態で説明した上流側気液分離器14と同程度の内容積に形成されている。従って、上流側気液分離空間30fでは、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口31cから流出させ、液相冷媒流出口31cから流出させることのできなかった残余の冷媒を混相冷媒流出口34dから流出させる。
In addition, the internal volume of the upstream gas-
混相冷媒流出口34dは、ロワーボデー34の中心部に設けられた円筒状のパイプ部34aの上端部に形成されている。このパイプ部34aは、上流側気液分離空間30fと同軸上に配置されて上方側に向かって延びている。従って、上流側気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、パイプ部34aの外周側に一時的に滞留して、液相冷媒流出口31cから流出する。
The mixed phase
また、パイプ部34aの内部には、混相冷媒流出口34dへ流入した気相冷媒あるいは気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒を、低圧冷媒流出口31dへ導く混相冷媒流出通路34bが形成されている。さらに、パイプ部34aの上端部には、前述したコイルバネ40が固定されている。なお、コイルバネ40は、冷媒が減圧される際の圧力脈動に起因する通路形成部材35の振動を減衰させる振動緩衝部材としての機能も果たしている。
Also, a mixed phase
また、パイプ部34aの根本部(最下方部)には、上流側気液分離空間30f内の冷凍機油を、混相冷媒流出口34dの冷媒流れ下流側となる混相冷媒流出通路34b内へ導くことによって、液相冷媒流出口31cから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整する冷凍機油バイパス通路34cが形成されている。
In addition, the refrigeration oil in the upstream gas-
なお、上流側気液分離空間30f内の冷凍機油とは、第2実施形態と同様に、上流側気液分離空間30f内の冷媒に溶け込んでいる冷凍機油および上流側気液分離空間30f内の冷媒から析出した冷凍機油の双方が含まれる。その他の構成は、第2実施形態と同様である。
The refrigerating machine oil in the upstream gas-
前述の如く、本実施形態のエジェクタ25は、第2実施形態で説明したエジェクタ20および上流側気液分離器14を一体的に構成したものと同等の機能を発揮するので、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を作動させると、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the
つまり、本実施形態のエジェクタ25によれば、第2実施形態と同様に、冷凍機油バイパス通路34cの内径(冷媒通路面積)あるいは冷凍機油バイパス通路34cの配置および開口形状等を適切に設定することで、液相冷媒流出口31cから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な濃度に調整することができる。そして、蒸発器16における冷却能力を極大値に近づけることができる。
That is, according to the
また、本実施形態のエジェクタ25によれば、旋回空間30aにて冷媒を旋回させることで、旋回空間30a内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、旋回空間30a内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。
Further, according to the
このように二相分離状態となった冷媒がノズル通路13aへ流入することで、ノズル通路13aの先細部131では、円環状の冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰および円環状の冷媒通路の中心軸側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰によって冷媒の沸騰が促進される。これにより、ノズル通路13aの最小通路面積部30mへ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態に近づく。
As the refrigerant in the two-phase separation state flows into the
そして、最小通路面積部30mの近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞(チョーキング)が生じ、このチョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部132にて加速されて噴射される。このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路13aにおけるエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)を向上させることができる。
Then, the flow of refrigerant in the gas-liquid mixed state is choked in the vicinity of the minimum
また、本実施形態のエジェクタ25のボデー30には、ディフューザ通路13cから流出した冷媒の気液を分離する上流側気液分離空間30fが形成されているので、エジェクタ25とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、上流側気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることができる。
In addition, the
つまり、本実施形態の上流側気液分離空間30fでは、断面円環状に形成されたディフューザ通路13cから流出する冷媒が既に旋回方向の速度成分を有しているので上流側気液分離空間30f内で冷媒の旋回流れを発生させるための空間を設ける必要がない。従って、エジェクタ25とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、上流側気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることができる。
In other words, in the upstream gas-
(第4実施形態)
本実施形態では、図7に示すように、第3実施形態に対して、エジェクタ25の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態のエジェクタ25では、通路形成部材35の底面の中心部に、冷凍機油バイパス通路35bが接続されている。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, an example in which the configuration of the
本実施形態の冷凍機油バイパス通路35bは、ディフューザ通路13c内の冷凍機油を混相冷媒流出口34dの冷媒流れ下流側へ導くパイプ状部材で構成されており、通路形成部材35の底面から混相冷媒流出通路34b内へ向かって下方側へ延びている。従って、この冷凍機油バイパス通路35bは、通路形成部材35とともに変位する。
The refrigerating machine
なお、ディフューザ通路13c内の冷凍機油とは、ディフューザ通路13cを流通する冷媒に溶け込んでいる冷凍機油およびディフューザ通路13cを流通する冷媒から析出した冷凍機油の双方が含まれる。
The refrigerating machine oil in the
また、本実施形態の通路形成部材35には、ディフューザ通路13c内の冷凍機油を流出させる小径孔35aが形成されている。より具体的には、この小径孔35aの入口部は、通路形成部材35のうちディフューザ通路13cを形成する部位であって、かつ、ディフューザ通路13cの入口側よりも出口側に近い部位に形成されており、小径孔35aの出口部は、通路形成部材35の底面の中心部に開口している。
Further, the
これにより、本実施形態の冷凍機油バイパス通路35bでは、小径孔35aから流出した冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を混相冷媒流出口34dの冷媒流れ下流側となる混相冷媒流出通路34b内へ導いている。その他の構成は、第3実施形態と同様である。
Thereby, in the refrigerating machine
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を作動させると、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, when the
つまり、本実施形態のエジェクタ25によれば、第1実施形態と同様に、冷凍機油バイパス通路35bの内径(冷媒通路面積)あるいは小径孔35aの径等を適切な値に設定することで、液相冷媒流出口31cから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な濃度に調整することができる。そして、蒸発器16における冷却能力が極大値に近づくように調整している。
That is, according to the
さらに、本実施形態のエジェクタ25によれば、第3実施形態と同様に、ノズル通路13aにおけるエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)を向上させることができ、上流側気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることができる。
Furthermore, according to the
(第5実施形態)
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、図8の全体構成図に示すように、第3実施形態に対して、高圧冷媒通路18および下流側気液分離器17を廃止するとともに、エジェクタ25の構成を変更した例を説明する。
(Fifth embodiment)
In the
具体的には、本実施形態のエジェクタ25では、混相冷媒流出通路34bの内部に仕切板38を配置することで、エジェクタ25の内部に、混相冷媒流出口34dから流出した気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を蓄える下流側気液分離空間30gを形成している。
Specifically, in the
この仕切板38は、下方側から上方側に広がる板状部材で形成されており、下流側気液分離空間30gでは、内部を流通する冷媒を仕切板38に衝突させて密度の高い液相冷媒を下方側へ落下させることによって、冷媒の気液を分離する重力落下式の気液分離手段を構成している。従って、本実施形態の下流側気液分離空間30gは、第1実施形態で説明した下流側気液分離器17と同様の機能を果たす。
The
また、仕切板38の上方側には、下流側気液分離空間30gにて分離された気相冷媒を低圧冷媒流出口31d側へ流出させる気相冷媒流出通路が形成されている。さらに、仕切板38の下方側には、仕切板38の表裏を貫通して、下流側気液分離空間30gに蓄えられた液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油を圧縮機11の吸入口側の気相冷媒へ戻すオイル戻し穴38aが形成されている。
In addition, a gas phase refrigerant outflow passage is formed on the upper side of the
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を作動させると、内部熱交換手段を設けることによる下流側気液分離空間30g内の液相冷媒における冷凍機油の濃度を上昇させる効果は得られないものの、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, when the
つまり、本実施形態のエジェクタ25によれば、第3実施形態と同様に、液相冷媒流出口31cから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な濃度に調整することができ、蒸発器16における冷却能力を極大値に近づけることができる。
That is, according to the
さらに、本実施形態では、第1実施形態で説明した下流側気液分離器17を廃止するとともに、エジェクタ25の内部に下流側気液分離空間30gを形成しているので、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the downstream gas-
(第6実施形態)
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、図9の全体構成図に示すように、第3実施形態に対して、下流側気液分離器17を廃止するとともに、エジェクタ25の構成を変更した例を説明する。
(Sixth embodiment)
In the
本実施形態のエジェクタ25では、下方側に有底円筒形状のカップ状部材39を設け、このカップ状部材39の内部に、混相冷媒流出口34dから流出した気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を蓄える下流側気液分離空間30gを形成している。
In the
さらに、本実施形態の低圧冷媒流出口31dは、下流側気液分離空間30gにて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出パイプ41の冷媒流れ最下流部に形成されている。また、下流側気液分離空間30gに蓄えられた液相冷媒の内部には、第1実施形態と同等の高圧冷媒通路18が配置され、エジェクタ25のカップ状部材39の底面には、第1実施形態と同様のオイル戻し通路17aが接続されている。
Furthermore, the low-
その他の構成は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を作動させると、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, when the
つまり、本実施形態のエジェクタ25によれば、第3実施形態と同様に、液相冷媒流出口31cから流出する液相冷媒における冷凍機油の濃度を適切な濃度に調整することができ、蒸発器16における冷却能力を極大値に近づけることができる。さらに、第5実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化を図ることができる。
That is, according to the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上述の各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention. In addition, the means disclosed in each of the above-described embodiments may be appropriately combined within a practicable range.
(1)上述の第1、第2実施形態では、他の冷媒配管に対して細径の冷媒配管で形成された冷凍機油バイパス通路23、23aによって、冷凍機油濃度調整手段を構成した例を説明したが、冷凍機油濃度調整手段はこれに限定されない。例えば、他の冷媒配管と同等の径の冷媒配管を採用し、これに流量調整弁等を配置して冷凍機油濃度調整手段を構成してもよい。
(1) In the first and second embodiments described above, an example in which the refrigerating machine oil concentration adjusting means is configured by the refrigerating machine
また、上述の実施形態では、例えば、冷凍機油バイパス通路23の内径あるいはボデー部22に形成された小径孔22cの径等を適切な値に設定することで、蒸発器16へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整した例を説明したが、冷凍機油の濃度の調整はこれに限定されない。
In the above-described embodiment, for example, the liquid-phase refrigerant that flows into the
例えば、冷凍機油バイパス通路23および小径孔22cの数量を変更することによって、蒸発器16へ流入させる液相冷媒における冷凍機油の濃度を調整してもよい。このことは、第2実施形態で説明した冷凍機油バイパス通路23aおよびオイル戻し孔14c、第3実施形態で説明した冷凍機油バイパス通路34c、並びに、第4実施形態で説明した小径孔35a等についても同様である。
For example, the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid phase refrigerant flowing into the
また、第3実施形態では、冷凍機油バイパス通路35bが、ディフューザ通路13cの内周側を形成する通路形成部材35の外周壁面に付着した冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を混相冷媒流出口34dの下流側へ導くように設けられた例を説明したが、もちろん、冷凍機油バイパス通路35bは、ディフューザ通路13cの外周側を形成するボデー30の内周壁面に付着した冷凍機油あるいは冷凍機油が高濃度で溶け込んだ冷媒を混相冷媒流出口34dの下流側へ導くように設けられていてもよい。
Further, in the third embodiment, the refrigerating machine
(2)上述の実施形態では、内部熱交換手段として下流側気液分離器17あるいは下流側気液分離空間30gに蓄えられた液相冷媒の内部に高圧冷媒通路18を配置することによって、内部熱交換手段を構成した例を説明したが、内部熱交換手段はこれに限定されない。
(2) In the above-described embodiment, by arranging the high-pressure refrigerant passage 18 inside the liquid-phase refrigerant stored in the downstream gas-
例えば、放熱器12から流出した冷媒と、下流側気液分離器17あるいは下流側気液分離空間30gに蓄えられた液相冷媒とを熱交換させることができれば、下流側気液分離器17の外周側あるいは下流側気液分離空間30gを形成するカップ状部材39の外周側に高圧冷媒通路18を接合する手段等によって内部熱交換手段を構成してもよい。
For example, if the refrigerant flowing out of the
(3)上述の第5、第6実施形態のエジェクタ25では、第3実施形態と同様に、上流側気液分離空間30f内の冷凍機油を混相冷媒流出口34dの下流側へ導く冷凍機油バイパス通路34cが形成されているものを採用したが、第4実施形態と同様に、ディフューザ通路13c内の冷凍機油を混相冷媒流出口34dの下流側へ導く冷凍機油バイパス通路35bが形成されているものを採用してもよい。
(3) In the
さらに、第3〜第6実施形態のエジェクタ25において、冷凍機油バイパス通路34c、小径孔35aおよび冷凍機油バイパス通路35bが形成されているものを採用して、上流側気液分離空間30f内の冷凍機油およびディフューザ通路13c内の冷凍機油の双方を、混相冷媒流出口34dの下流側へ導くようにしてもよい。
Further, in the
(4)上述の実施形態では、放熱器12として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部12aのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。さらに、通常の放熱器とともに、この放熱器にて放熱した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える受液器(レシーバ)を採用してもよい。
(4) In the above-mentioned embodiment, although the example which employ | adopted the subcool type heat exchanger as the
また、上述の実施形態では、エジェクタ20のノズル部21およびボデー部22といった構成部材、並びに、エジェクタ25のボデー30および通路形成部材35といった構成部材を金属で形成した例を説明したが、それぞれの構成部材の機能を発揮可能であれば材質は限定されない。従って、これらの構成部材を樹脂等にて形成してもよい。
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which formed structural members, such as the
また、上述の第1、第2実施形態のエジェクタ20には、ノズル部21へ流入する冷媒に旋回流れを生じさせる旋回空間が形成されていないが、第3〜第6実施形態のエジェクタ25と同様に、旋回空間を形成する旋回空間形成部材を設けてもよい。
In addition, the
また、上述の実施形態では、下流側気液分離器17の詳細構成について説明していないが、下流側気液分離器17としては、遠心分離方式の気液分離器、重力落下方式の気液分離器、さらに、波状に折り曲げられた付着板に液相冷媒を付着させることによって気液分離する表面張力式の気液分離器等を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the detailed configuration of the downstream gas-
このことは、下流側気液分離空間30gによって形成される気液分離手段においても同様である。さらに、上流側気液分離器14および上流側気液分離空間30fについても、遠心分離方式の気液分離手段に限定されない。
The same applies to the gas-liquid separation means formed by the downstream gas-
また、上述の第3〜第6実施形態では、通路形成部材35を変位させる駆動手段37として、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間37bおよび封入空間37b内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム37aを有して構成されたものを採用した例を説明したが、駆動手段はこれに限定されない。
Further, in the above-described third to sixth embodiments, as the driving means 37 for displacing the
例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよいし、駆動手段として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、さらに、駆動手段として電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材35を変位させるものを採用してもよい。
For example, a thermowax that changes in volume depending on temperature may be employed as the temperature-sensitive medium, or a drive unit that includes a shape memory alloy elastic member may be employed. As a means, a member that displaces the
(5)上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル10を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明のエジェクタ25を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。
(5) In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル10の放熱器12を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器16を送風空気を冷却する利用側熱交換器として用いているが、逆に、蒸発器16を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として用い、放熱器12を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として用いるヒートポンプサイクルを構成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
10 エジェクタ式冷凍サイクル
11 圧縮機
12 放熱器
14、30f 上流側気液分離器、上流側気液分離空間(上流側気液分離手段)
16 蒸発器
17、30g 下流側気液分離器、下流側気液分離空間(下流側気液分離手段)
18 高圧冷媒通路(内部熱交換手段)
20、25 エジェクタ
23〜35b 冷凍機油バイパス通路
DESCRIPTION OF
16
18 High-pressure refrigerant passage (internal heat exchange means)
20, 25 Ejector 23-35b Refrigerator oil bypass passage
Claims (7)
前記圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器(12)から流出した冷媒を減圧させるノズル部(21)から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口(22a)から冷媒を吸引し、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(22a)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧部(22b)にて昇圧させるエジェクタ(20)と、
前記エジェクタ(20)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(14a)から流出させるとともに、残余の冷媒を混相冷媒流出口(14b)から流出させる上流側気液分離手段(14)と、
前記液相冷媒流出口(14a)から流出した液相冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口(22a)側へ流出させる蒸発器(16)と、
前記混相冷媒流出口(14b)から流出した気相冷媒と液相冷媒が混在した冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を蓄えるとともに、分離された気相冷媒を前記圧縮機(11)の吸入口側へ流出させる下流側気液分離手段(17)と、
前記液相冷媒流出口(14a)から流出する液相冷媒における前記冷凍機油の濃度を調整する冷凍機油濃度調整手段(22c、23、14c、23a)とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 A compressor (11) that compresses and discharges refrigerant mixed with refrigerating machine oil;
A radiator (12) for radiating the refrigerant discharged from the compressor (11);
The refrigerant is sucked from the refrigerant suction port (22a) by the suction action of the high-speed jet refrigerant jetted from the nozzle part (21) for depressurizing the refrigerant flowing out from the radiator (12), and the jet refrigerant and the refrigerant suction An ejector (20) for increasing the pressure of the mixed refrigerant with the suction refrigerant sucked from the port (22a) at the pressure increasing section (22b);
The gas-liquid of the refrigerant flowing out from the ejector (20) is separated, and the separated liquid-phase refrigerant is allowed to flow out from the liquid-phase refrigerant outlet (14a) without accumulating, and the remaining refrigerant is allowed to flow out of the mixed-phase refrigerant outlet (14b). Upstream gas-liquid separation means (14) flowing out from
An evaporator (16) for evaporating the liquid-phase refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet (14a) and causing the liquid-phase refrigerant to flow out toward the refrigerant suction port (22a);
The gas-liquid of the refrigerant mixed with the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant flowing out from the mixed-phase refrigerant outlet (14b) is separated, and the separated liquid-phase refrigerant is stored and the separated gas-phase refrigerant is stored in the compressor ( 11) a downstream gas-liquid separation means (17) for flowing out to the suction port side;
An ejector type refrigeration cycle comprising: refrigeration oil concentration adjusting means (22c, 23, 14c, 23a) for adjusting the concentration of the refrigeration oil in the liquid phase refrigerant flowing out from the liquid phase refrigerant outlet (14a). .
前記冷凍機油濃度調整手段は、前記上流側気液分離手段(14)内の冷凍機油を前記混相冷媒流出口(14b)の下流側へ導く冷凍機油バイパス通路(23a)によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 The upstream gas-liquid separation means (14) separates the gas-liquid refrigerant by the action of centrifugal force generated by swirling the refrigerant flowing into the internal space,
The refrigerating machine oil concentration adjusting means is constituted by a refrigerating machine oil bypass passage (23a) for guiding the refrigerating machine oil in the upstream gas-liquid separation means (14) to the downstream side of the mixed-phase refrigerant outlet (14b). The ejector-type refrigeration cycle according to claim 1.
冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、前記減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、および前記減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路(13b)から吸引された吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、
少なくとも一部が前記減圧用空間(30b)の内部および前記昇圧用空間(30e)の内部に配置されており、前記減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材(35)とを備え、
前記ボデー(30)のうち前記減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、
前記ボデー(30)のうち前記昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路(13c)であり、
さらに、ボデー(30)には、
前記ディフューザ通路(13c)から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を蓄えることなく液相冷媒流出口(31c)から外部へ流出させるとともに、残余の冷媒を混相冷媒流出口(34d)から流出させる上流側気液分離空間(30f)、
および前記ディフューザ通路(13c)内の冷凍機油および前記上流側気液分離空間(30f)内の冷凍機油のうち少なくとも一方を、前記混相冷媒流出口(34d)の下流側へ導くことによって、前記液相冷媒流出口(31c)から流出する液相冷媒における前記冷凍機油の濃度を調整する冷凍機油バイパス通路(34c、35b)
が形成されていることを特徴とするエジェクタ。 An ejector applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus (10) for circulating a refrigerant mixed with refrigerating machine oil,
A decompression space (30b) that decompresses the refrigerant, a suction passage (13b) that communicates with the downstream side of the refrigerant flow in the decompression space (30b) and sucks the coolant from the outside, and is injected from the decompression space (30b) A body (30) in which a pressurizing space (30e) for allowing the injected refrigerant and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b) to flow in is formed;
At least a portion is disposed in the decompression space (30b) and in the pressurization space (30e), and is formed in a conical shape in which a cross-sectional area increases as the distance from the decompression space (30b) increases. A passage forming member (35) formed,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the decompression space (30b) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) depressurizes and injects the refrigerant. A nozzle passage (13a) that functions as a nozzle to
A refrigerant passage formed between an inner peripheral surface of a portion of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and an outer peripheral surface of the passage forming member (35) includes the injection refrigerant and the suction A diffuser passage (13c) that functions as a diffuser that converts the kinetic energy of the refrigerant mixed with the refrigerant into pressure energy;
In addition, the body (30)
The gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser passage (13c) is separated, and the separated liquid-phase refrigerant is discharged to the outside from the liquid-phase refrigerant outlet (31c) without accumulating the separated liquid-phase refrigerant. Upstream gas-liquid separation space (30f) to flow out from the outlet (34d),
And by introducing at least one of the refrigeration oil in the diffuser passage (13c) and the refrigeration oil in the upstream gas-liquid separation space (30f) to the downstream side of the mixed phase refrigerant outlet (34d), Refrigerating machine oil bypass passage (34c, 35b) for adjusting the concentration of the refrigerating machine oil in the liquid phase refrigerant flowing out from the phase refrigerant outlet (31c)
An ejector characterized by being formed.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013177739A JP5999050B2 (en) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Ejector refrigeration cycle and ejector |
CN201480047610.5A CN105492841B (en) | 2013-08-29 | 2014-08-21 | Ejector-type kind of refrigeration cycle and injector |
US14/914,573 US10465957B2 (en) | 2013-08-29 | 2014-08-21 | Ejector-type refrigeration cycle, and ejector |
DE112014003905.5T DE112014003905B4 (en) | 2013-08-29 | 2014-08-21 | Ejector refrigeration cycle and ejector |
PCT/JP2014/004306 WO2015029394A1 (en) | 2013-08-29 | 2014-08-21 | Ejector-type refrigeration cycle, and ejector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013177739A JP5999050B2 (en) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Ejector refrigeration cycle and ejector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015045477A JP2015045477A (en) | 2015-03-12 |
JP5999050B2 true JP5999050B2 (en) | 2016-09-28 |
Family
ID=52585984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013177739A Expired - Fee Related JP5999050B2 (en) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Ejector refrigeration cycle and ejector |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10465957B2 (en) |
JP (1) | JP5999050B2 (en) |
CN (1) | CN105492841B (en) |
DE (1) | DE112014003905B4 (en) |
WO (1) | WO2015029394A1 (en) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106461275B (en) * | 2014-07-23 | 2019-04-26 | 三菱电机株式会社 | Refrigerating circulatory device |
JP6384374B2 (en) * | 2015-03-23 | 2018-09-05 | 株式会社デンソー | Ejector refrigeration cycle |
JP6365408B2 (en) * | 2015-05-18 | 2018-08-01 | 株式会社デンソー | Ejector |
US11609035B2 (en) * | 2015-12-21 | 2023-03-21 | Nec Corporation | Refrigerant circulating apparatus and method of circulating refrigerant |
US10556487B2 (en) * | 2016-03-18 | 2020-02-11 | Denso Corporation | Accumulating/receiving device and heat pump system |
ITUA20162684A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-18 | Carel Ind Spa | EJECTOR FOR REFRIGERATED MACHINE |
CN105910319B (en) * | 2016-05-27 | 2018-03-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | Air conditioning system |
JP6528733B2 (en) * | 2016-06-21 | 2019-06-12 | 株式会社デンソー | Ejector type refrigeration cycle |
DE102017203043A1 (en) | 2017-02-24 | 2018-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Heat pump assembly and method of operating a heat pump assembly |
WO2019060752A1 (en) | 2017-09-25 | 2019-03-28 | Johnson Controls Technology Company | Two step oil motive eductor system |
US10916786B2 (en) * | 2017-12-27 | 2021-02-09 | Industrial Technology Research Institute | Channel plate structure and electrochemical apparatus with the same |
CN108131278A (en) * | 2018-01-10 | 2018-06-08 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | Compressor assembly, refrigeration system component and refrigerator |
DE102018101514B4 (en) * | 2018-01-24 | 2021-07-29 | Hanon Systems | Motor vehicle refrigeration system with several evaporators of different cooling capacities |
DE102018216759A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Mahle International Gmbh | Refrigerant accumulator and chiller |
CN110297077B (en) * | 2019-07-15 | 2021-10-22 | 合肥工业大学 | Lubricating oil moisture content measuring system and method based on Laval nozzle |
DE102020202487A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-09-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Refrigerant circuit for a motor vehicle and method for its operation |
CN113175762B (en) * | 2021-04-13 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | Synergistic self-cascade refrigeration circulating system of two-phase ejector and control method |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2411347A (en) * | 1940-11-27 | 1946-11-19 | Carrier Corp | Refrigerant vapor system |
JP2003262432A (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Denso Corp | Heat exchanger for vapor compression refrigerator |
CN1189712C (en) | 2002-07-08 | 2005-02-16 | 株式会社电装 | Injector circulation |
JP3956793B2 (en) * | 2002-07-25 | 2007-08-08 | 株式会社デンソー | Ejector cycle |
JP4096674B2 (en) * | 2002-09-20 | 2008-06-04 | 株式会社デンソー | Vapor compression refrigerator |
JP2004116938A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Denso Corp | Ejector cycle |
JP2005037093A (en) | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Tgk Co Ltd | Refrigerating cycle |
JP2006118727A (en) | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Denso Corp | Ejector cycle |
DE102005021396A1 (en) * | 2005-05-04 | 2006-11-09 | Behr Gmbh & Co. Kg | Device for air conditioning for a motor vehicle |
JP4726600B2 (en) * | 2005-10-06 | 2011-07-20 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration air conditioner |
JP4897298B2 (en) | 2006-01-17 | 2012-03-14 | サンデン株式会社 | Gas-liquid separator module |
JP2008075926A (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Denso Corp | Ejector type refrigerating cycle |
JP4832458B2 (en) * | 2008-03-13 | 2011-12-07 | 株式会社デンソー | Vapor compression refrigeration cycle |
CN101952670B (en) * | 2008-04-18 | 2013-04-17 | 株式会社电装 | Ejector-type refrigeration cycle device |
JP4804528B2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-11-02 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle apparatus and control method for refrigeration cycle apparatus |
US8991114B2 (en) * | 2009-07-02 | 2015-03-31 | Zep Solar, Llc | Pivot-fit connection apparatus, system, and method for photovoltaic modules |
JP5145504B1 (en) | 2012-01-30 | 2013-02-20 | 株式会社神島組 | Crushing apparatus and crushing method |
JP5920110B2 (en) | 2012-02-02 | 2016-05-18 | 株式会社デンソー | Ejector |
JP6048339B2 (en) | 2013-08-01 | 2016-12-21 | 株式会社デンソー | Ejector |
-
2013
- 2013-08-29 JP JP2013177739A patent/JP5999050B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-08-21 US US14/914,573 patent/US10465957B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-08-21 WO PCT/JP2014/004306 patent/WO2015029394A1/en active Application Filing
- 2014-08-21 CN CN201480047610.5A patent/CN105492841B/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-08-21 DE DE112014003905.5T patent/DE112014003905B4/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112014003905T5 (en) | 2016-06-09 |
US20160209094A1 (en) | 2016-07-21 |
JP2015045477A (en) | 2015-03-12 |
WO2015029394A1 (en) | 2015-03-05 |
CN105492841A (en) | 2016-04-13 |
CN105492841B (en) | 2017-08-25 |
DE112014003905B4 (en) | 2022-02-24 |
US10465957B2 (en) | 2019-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5999050B2 (en) | Ejector refrigeration cycle and ejector | |
JP6248499B2 (en) | Ejector refrigeration cycle | |
JP6350108B2 (en) | Ejector and ejector refrigeration cycle | |
JP6048339B2 (en) | Ejector | |
JP6119489B2 (en) | Ejector | |
JP6119566B2 (en) | Ejector | |
JP6003844B2 (en) | Ejector | |
JP5962571B2 (en) | Ejector | |
JP6610313B2 (en) | Ejector, ejector manufacturing method, and ejector refrigeration cycle | |
WO2014185069A1 (en) | Ejector | |
JP5929814B2 (en) | Ejector | |
JP5999071B2 (en) | Ejector | |
JP6036592B2 (en) | Ejector | |
WO2016185664A1 (en) | Ejector, and ejector-type refrigeration cycle | |
JP6511873B2 (en) | Ejector and ejector-type refrigeration cycle | |
JP6070465B2 (en) | Ejector | |
JP6399009B2 (en) | Ejector and ejector refrigeration cycle | |
JP6365408B2 (en) | Ejector | |
JP6011484B2 (en) | Ejector | |
JP6327088B2 (en) | Ejector refrigeration cycle | |
JP2017075724A (en) | Ejector-type refrigeration cycle | |
JP2017015346A (en) | Ejector | |
JP2017053290A (en) | Ejector | |
JP2016133084A (en) | Ejector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160229 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160802 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160815 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5999050 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |